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數字視頻接口-DVI 1.0
摘要：介紹了新型數字視頻接口的發(fā)展背景和技術(shù)優(yōu)勢，詳細分析了ＤＶＩ １．０的通信協(xié)議、Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．的鏈路構成、信號特性、編碼及解碼算法，特別針對實(shí)際應用，分析了ＤＶＩ接口的時(shí)鐘構成，最后就顯示相關(guān)的ＤＤＣ、ＥＤＩＤ、ＨＰＤ等協(xié)議進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。１ 背景介紹
二十一世紀剛剛顯現第一縷曙光，正當人們享受著(zhù)以摩爾定律遞增的高速微處理器時(shí)，一種新型的視頻接口技術(shù)將帶給人們更加絢麗多彩的視覺(jué)感受。這就是業(yè)界剛剛發(fā)展起來(lái)的ＤＶＩ?Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?數字視頻接口技術(shù)。隨著(zhù)以ＬＣＤ為代表的數字平板顯示技術(shù)的飛速發(fā)展，ＤＶＩ必將迅速成為計算機顯示的標準視頻接口。
隨著(zhù)對綠色顯示觀(guān)念的倡導，ＣＲＴ顯示已由球面發(fā)展到柱面，又從柱面發(fā)展到純平顯示，人們對屏幕刷新率和圖像幾何失真要求愈來(lái)愈高，傳統模擬ＶＧＡ視頻接口＋ＣＲＴ或ＬＣＤ顯示器的圖像顯示能力越來(lái)越捉襟見(jiàn)肘。制造成本的不斷降低，使ＬＣＤ等平板顯示技術(shù)已逐步取代傳統的ＣＲＴ顯示器成為ＰＣ機顯示器的主流。由于要與傳統的ＶＧＡ模擬接口兼容，其內部不得不內置一級ＡＤＣ?數模轉換?及ＰＬＬ?鎖相環(huán)?電路，將模擬的視頻信號轉化成數字信號再進(jìn)行顯示，還要進(jìn)一步針對ＣＲＴ顯示的值進(jìn)行校正，得到適合ＬＣＤ象素特性的灰度信號。這樣一系列中間環(huán)節的轉換，加上模擬傳輸環(huán)節中難以抑制的噪聲干擾問(wèn)題，使得此類(lèi)平板顯示的圖像信息丟失，并隨著(zhù)分辨率和場(chǎng)頻的提高而加重。以ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ等為代表的平板顯示（包括數字投影儀）的蓬勃發(fā)展，對數字視頻接口技術(shù)提出了迫切要求。
ＤＶＩ數字視頻接口就是在這種趨勢下產(chǎn)生的。ＤＶＩ由Ｉｎｔｅｌ、Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｉｍａｇｅ、Ｃｏｍｐａｑ、Ｆｕｊｉｔｓｕ Ｌｉｍｉｔｅｄ、Ｈｅｗｌｅｔｔ－Ｐａｃｋａｒｄ Ｃｏｍｐａｎｙ、ＩＢＭ、ＮＥＣ合作提出的一種數字視頻接口標準，很好地解決了上述問(wèn)題，而且還兼容了傳統的ＶＧＡ接口，是目前極具發(fā)展前途的一種ＰＣ機視頻接口標準。本文的目的在于使讀者迅速掌握ＤＶＩ的通信協(xié)議，從接口提取視頻信息，擺脫對計算機內部復雜的硬件原理的研究，使ＤＶＩ接口的高質(zhì)量數字視頻信息可以按用戶(hù)的要求進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用。
２ ＤＶＩ接口構成
ＤＶＩ接口利用最小變換差分信號—Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ． ?Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｍｉｎｉｍｉｚｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ?作為基本電氣鏈接信號。Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路主要用于將圖像數據傳送到顯示器。ＤＶＩ接口協(xié)議允許使用雙Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路結構，從而可以支持超大分辨率的顯示設備。Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．通過(guò)先進(jìn)的編碼算法將８ｂｉｔ的象素數據轉換成１０ｂｉｔ的最小變換信號，削弱了傳輸電纜中交叉電磁干擾ＥＭＩ，并且這種直流平衡的編碼信號更有利于光纖傳輸。另外這種先進(jìn)的編碼算法可以為接收端提供時(shí)鐘恢復信號，并允許在較遠距離傳輸時(shí)（一般小于５ｍ）信號有較大的抖動(dòng)誤差。
２．１ ＤＶＩ體系結構要求
ＤＶＩ作為一種面向計算機開(kāi)發(fā)的視頻接口，要與現有的操作系統、硬件平臺兼容，還要與以前的接口標準保持一定的兼容性。圖１是ＤＶＩ接口Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．的邏輯鏈路結構。ＤＶＩ支持即插即用功能（Ｐｌｕｇ ａｎｄ Ｐｌａｙ）。在系統啟動(dòng)時(shí)，ＤＶＩ提供最低分辨率ＶＧＡ ６４０×４８０模式? 系統通過(guò)ＤＤＣ２Ｂ協(xié)議訪(fǎng)問(wèn)顯示器，獲得顯示器對象素格式的支持情況，通過(guò)ＥＤＩＤ數據獲得關(guān)于顯示器型號和現實(shí)能力的信息。這些內容都是顯示器制造商在顯示器內部固化的一段數據，通過(guò)ＤＤＣ?Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄａｔａ Ｃｈａｎｎｅｌ?向主機系統提供自身信息。
系統啟動(dòng)后會(huì )自動(dòng)加載圖形顯示控制器（即顯卡）的驅動(dòng)程序。根據用戶(hù)提出的顯示要求，即屏幕的分辨率、色深、刷新率，結合由ＤＤＣ獲得關(guān)于顯示器的信息，確定Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．的啟用情況。ＤＶＩ的單Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．只提供２４ｂｉｔ色深，當用戶(hù)要求的色深超過(guò)２４ｂｉｔ時(shí)，并且系統已經(jīng)確認顯卡和顯示器都支持雙鏈路Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．。此時(shí)系統會(huì )啟動(dòng)雙Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路，鏈路０?數據通道０～２?傳輸２４ｂｉｔ信息，其它顏色信息由鏈路１（數據通道３～５）傳輸；當用戶(hù)的分辨率和刷新率要求超出單Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路的傳輸能力時(shí)?單Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路的最高象素傳輸頻率為１６５ＭＨｚ?，系統會(huì )啟動(dòng)鏈路１，鏈路０用來(lái)傳輸奇數象素信息，鏈路１用來(lái)傳輸偶數象素信息，并定義顯示器上每一行的第一個(gè)象素為象素１，奇數象素。由于雙Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路共用一條時(shí)鐘回路，所以雙鏈路工作時(shí)，鏈路的時(shí)鐘頻率為象素數據帶寬的一半。
當然，ＤＶＩ接口同樣也支持熱插拔（Ｈｏｔ Ｐｌｕｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）和顯示器電源管理等技術(shù)?還有對傳統的模擬ＶＧＡ的兼容等問(wèn)題。這些只是ＤＶＩ作為一種接口標準必須做到的兼容性問(wèn)題，并不代表ＤＶＩ本質(zhì)的先進(jìn)性。有關(guān)這些體系要求問(wèn)題可參閱參考文獻?１～３?。
２．２ Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．協(xié)議詳解
ＤＶＩ接口的先進(jìn)性體現在它可以將海量的顯示信息高速地傳送到顯示器中去，Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．先進(jìn)的編碼算法是其強大能力得以實(shí)現的根本。下面將詳細解釋?zhuān)裕停模樱畢f(xié)議中與實(shí)際應用緊密相關(guān)的幾個(gè)問(wèn)題。為了便于理解作以下規定：輸入到編碼器或由解碼器輸出的象素數據稱(chēng)為象素數據?Ｐｉｘｅｌ Ｄａｔａ?；由發(fā)送器送出的或輸入到接收器的編碼數據稱(chēng)為碼元?Ｃｈａｒａｃｔｅｒ?。
請注意：在ＤＶＩ接口協(xié)議中并沒(méi)有規定輸入或輸出的象素數據是串行的還是并行的，輸入輸出的數據格式留給芯片制造廠(chǎng)商靈活掌握，用戶(hù)應根據自己的實(shí)際情況選用芯片型號。
２．２．１ 鏈路結構
Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路結構見(jiàn)圖２。圖３是單鏈路Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．結構圖。雙鏈路結構與單鏈路很相似。每個(gè)鏈路的發(fā)送器（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）中包含三個(gè)完全相同編碼器（Ｅ
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